http://studmed.ru/referat-planirovanie-nauchnyh-issledovaniy_714f60fd66d.html

Министерство образования и науки Украины

Реферат

по дисциплине:

"Планирование научных исследований"

на тему:

"Научно-исследовательская работа в высшей школе. Методы научных исследований"

Мариуполь, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………….3

1. Задачи научных исследований в области теплоэнергетики………………..4

2. Организация научно-исследовательской работы в высшей школе………..6

3. Особенности организации научно-исследовательской работы студентов..7

4. Основные этапы научного исследования……………………………………10

5. Методология научных исследований……………………………………..…13

5.1. Методы эмпирического уровня исследования……………………..14

5.2. Методы теоретического уровня исследования………………….….16

5.3. Методы теоретического и эмпирического уровней исследования..17

Заключение…………………………………………………….…………………21

Список литературы………………………………………………………………22

ВВЕДЕНИЕ

Основной особенностью современного периода является коренное измене­ние соотношений между наукой и производством, которое привело к преобразованию производительных сил общества. В наше время революционные преобразования охватыва­ют не только науку и технику, но и производство, в ре­зультате чего формируется единая, тесно взаимодействующая система «наука — техника — производство», где ведущая роль принадлежит науке. Теперь обязательным усло­вием научного и техниче­ского прогресса стало опе­режающее развитие науки, составляющее сущность научно-технической револю­ции, основу ее поступа­тельного развития.

При современных темпах развития науки и техники, большом потоке информации вуз уже не в состоянии обес­печить выпускников знаниями на всю жизнь. В то же время период подготовки специалиста сохраняется прежим — пять-шесть лет. Следовательно, смысл высшего образования сводится не только к получению основных сведений из определенной отрасли знаний, но и выработ­ке у специалиста навыков самообразования, вооружении методологией творческого подхода к анализу процессов и явлений независимо от того, где будет протекать его деятельность — в сфере науки или производства.

Главным резервом повышения качества подготовки творчески мыслящего и активно действующего специалис­та является совершенствование учебного процесса, всех его сторон. Необходимы соответствующие методы и про­граммы обучения развивающие «творческое начало» у студентов. Одно из основных направлений развития твор­ческих способностей будущих специалистов — это науч­но-исследовательская работа.

Научная (научно-исследовательская) деятельность – это деятельность, направленная на получение и применение новых знаний. Научное исследование – это деятельность, направленная на всестороннее изучение объекта, процесса или явления, их структуры и связей, а также получение и внедрение в практику полезных для человека результатов. Его объектом являются материальная или идеальная системы, а предметом – структура системы, взаимодействие ее элементов, различные свойства, закономерности развития и т.д.

ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

Современная энергетика представляет собой круп­ную высокоразвитую отрасль народного хозяйства. Являясь основой развития всех базовых отраслей промышленности, она в значительной степени определяет научно-технический прогресс. Именно поэтому во всех промышленно развитых странах энергетика развивается опережающими темпами. Перед энергетикой нашей страны постав­лена задача устойчивого и бесперебойного снабжения про­мышленности страны энергией, в первую очередь — электри­ческой. В связи с этим большие задачи стоят и перед теплоэ­нергетикой, занимающейся преобразованием тепловой энергии в другие виды энергии, главным образом в электричес­кую и механическую.

Решение этих грандиозных задач энергетики связано с преодолением ряда технических трудностей» требующих все­стороннего научного исследования ряда проблем, которые решаются учеными-теплоэнергетиками в настоящее время и которые предстоит им решить в ближайшем будущем.

Электроэнергия в Украине вырабатывается тепловыми (ТЭС), гидравлическими (ГЭС и ГАЭС) и атомными (АЭС) станциями. Важным и пер­спективным является использование экологически чистой энергии Солнца и ветра. В последние годы электро­станции Украины вырабатывают около 180 млрд кВт • час электро­энергии при общей мощности элек­тростанций 52,8 млн кВт. На тепло­вые электростанции приходится до 49 % производства электроэнергии, атомные — 44 %, на гидроэлектро­станции — около 7 %.

Важным направлением является защита окружающей среды от вредного воздействия предприятий энергетики. Еже­годно в атмосферу в результате функционирования тепловых электростанций выбрасываются тысячи тонн углекислого га­за, двуокиси серы, окислов азота, твердых частиц и т. д. Для уменьшения выбросов необходимо совершенствовать процес­сы сжигания органических топлив, разрабатывать методы предварительной обработки топлив в целях снижения содер­жания серы в продуктах выбросов. Весьма важно решить вопросы снижения теплового загрязнения среды за счет уменьшения температуры воды, сбрасываемой в приле­гающие водные бассейны, и уходящих газов.

Экономия топливно-энергетических ресурсов представ­ляет собой важное направление в энергетической политике страны. Как известно, природные энергетические ресурсы закончатся в течение нескольких ближайших десятилетий, и это — предмет серьезных дискуссий во всем мире.

Очень важным является направление, связанное с эконо­мией расходования материалов и увеличением срока работы оборудования. Экономия 1 млн. т проката черного металла позволяет снизить расход энергоресурсов на 1 млн. т услов­ного топлива, а уменьшение потерь цемента и удобрений на 1 млн. т высвободит соответственно 200 и 400 тыс. т условно­го топлива. Здесь предстоит решить ряд научных проблем, связанных с оптимальной организацией тепломассообменных технологических процессов.

В связи с непрерывным удорожанием энергии во всех стра­нах ведутся интенсивные исследования по использованию во­зобновляемых источников энергии — Солнца, ветра, морей и океанов, теплоты Земли. Основные проблемы широкого применения солнечной энергии связаны с ее рассредоточенностью и дискретностью поступления по часам суток, времени года и географическим поясам. Поэтому требуется про­ведение большого объема научных исследований в целях соз­дания технических устройств для концентрирования и акку­мулирования солнечной энергии. В ветроэнергетике основ­ные научные проблемы состоят в увеличении коэффициента использования энергии ветра за счет совершенствования аэродинамики профилей и конструкции ветроустановки, снижения ее стоимости.

Использование энергии морей и океанов может осущест­вляться созданием приливных и волновых электростанций, а также электростанций морских течений. Отдельное направ­ление составляет разработка установок, использующих тем­пературный градиент между верхними и нижними слоями воды в океане или между поверхностью океана и воздушны­ми массами. На пути создания таких источников энергии име­ются серьезные трудности, к которым прежде всего, относят­ся: обеспечение работы турбины при переменном напоре воды; разработка теплообменного оборудования с учетом био­логических процессов в планктоне прибрежных вод, а также коррозионных процессов; обеспечение передачи энергии по подводным кабелям; снижение удельных капитальных за­трат на сооружение станций и др.

При соответствующем развитии геотермальных тепловых электростанций энергия, вырабатываемая ими, будет наибо­лее дешевой. В нашей стране Крым обладает значительным потенциалом геотер­мальных ресурсов. Для широкого практического внедре­ния геотермальной энергетики необходимо решить ряд научных проблем, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей геотермальных электростанций.

Важным в энергетике является направление, связанное с совершенствованием способов получения и преобразования энергии: создание магнитогидродинамических (МГД) преоб­разователей, разработка термоэлектрических и термоэмис­сионных генераторов. Эти устройства позволяют осущест­вить прямое преобразование тепловой энергии в электричес­кую.

Магнитогидродинамические установки работают при бо­лее высоких значениях к. п. д. (45—50 %), чем тепловые элек­тростанции, могут использоваться в качестве пиковых агре­гатов в период максимума нагрузок. На пути создания более мощных установок пред­стоит решить ряд научных проблем, связанных с течением высокотемпературного газа в канале МГД-генератора и обес­печением длительного функционирования канала при темпе­ратурах потока более 2500 К.

Термоэлектрические и термоэмиссионные генераторы, ра­ботающие по принципу разности температур на концах ме­таллических или полупроводниковых элементов за счет эмис­сии электронов с нагретого катода, также представляют со­бой устройства прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Основные научные проблемы здесь состоят в повышении к. п. д. этих устройств, снижении их себестои­мости и массогабаритных характеристик.

Решением названных научных проблем занимаются науч­но-исследовательские и проектные институты, а также вузы страны. Характерная особенность научных про­блем теплоэнергетики и состоит в их комплексности: их ре­шение связано с глубоким изучением теплофизических, термогазодинамических процессов и горения в элементах энер­гетических машин и установок — с одной стороны, а также исследованиями общности и специфики протекания тепло­технических процессов в различных областях практического применения.

ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

В ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ

Главная особенность научно-исследовательской работы в вузах страны — органическое сочетание учебно-воспитательного процесса и научно-исследовательской деятельности коллектива вуза. В этой работе принимают участие педагогический и научный соста­вы вузов, а также студенты. Опыт показывает, что широкое привлечение студентов к научно-исследовательской работе в значительной мере способствует становлению проблемного обучения в вузе. Силами студентов под руководством опыт­ных научных руководителей сегодня выполняется большой объем научных исследований в различных отраслях народ­ного хозяйства страны.

Научно-исследовательская работа в вузах преследует три основные цели:

1. Использование творческого потенциала вузов для решения важных народнохозяйственных проблем, ускорения научно-технического прогресса. Сегодня в вузах страны работают более 400 тыс. преподавателей, в числе которых около 17 тыс. профессоров, докторов наук и свыше 160 тыс, доцентов, кандидатов наук, что составляет около половины научных работников страны.

2. Повышение квалификации преподавательского со­става.

3. Повышение качества подготовки выпускаемых спе­циалистов за счет совершенствования организации учебно­го процесса, активного участия их в научной деятельности.

Научно-исследовательская работа в вузах осуществля­ется по фундаментальным и прикладным направлениям в соответствии с профилем подготовки специалистов, в свя­зи с чем она отличается от работы академических институ­тов многопрофильностью, большим числом развиваемых направлений — особенно в политехнических институтах.

Организация научно-исследовательских работ в ву­зах включает в себя перспективное и текущее планирова­ния, их материально-техническое обеспечение, текущее ру­ководство, подведение итогов и внедрение результатов исследований. Основные задачи организации научных иссле­дований состоят в обеспечении условий для своевременного и качественного выполнения этих работ.

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Особенность студенческой научной работы сос­тоит в том, что ее главной задачей является не решение важных научных проблем, а приобщение студентов к са­мостоятельной работе, углубление их знаний, развитие твор­ческого подхода к решению поставленных задач. Чтобы повысить качество подготовки студентов, необходимо нау­чить их не только усваивать имеющийся фактический ма­териал, но и вырабатывать собственные решения.

Развитие творческих способностей студента невозмож­но привить только с помощью отдельных видов учебных занятий. Это умение приходит к нему в процессе коллек­тивной исследовательской деятельности, при выполнении технической и творческой работы, постановке эксперимен­та, обсуждении результатов исследований и т. д.

Опыт свидетельствует о том, что для успешного выпол­нения студенческой.научно-исследовательской работы не-' обходимо соблюдение следующих основных условий:

1. Активное участие студентов в научной работе на про­тяжении всего времени обучения в вузе.

2. Последовательное увеличение сложности решаемых задач с постепенной ориентацией студента в направлении профиля по специальности.

3. Обеспечение преемственности при выполнении науч­ной работы каждым студентом.

Понятие «научно-исследовательская работа студентов» (НИРС) включает в себя два элемента: 1) обучение студентов элементам исследовательского труда, привитие им навыков этого туда; 2) собственно научные исследования, проводимые студентами под руководством профессоров и преподавателей.

НИРС является продолжением и углублением учебного процесса, одним из важных и эффективных средств повышения качества подготовки.

Целями научной работы студентов выступают переход от усвоения готовых знаний к овладению методами получения новых знаний, приобретение навыков самостоятельного анализа социально-правовых явлений с использованием научных методик.

Основные задачи научной работы студентов:

а) развитие творческого и аналитического мышления, расширение научного кругозора;

б) привитие устойчивых навыков самостоятельной научно-исследовательской работы;

в) повышение качества усвоения изучаемых дисциплин;

г) выработка умения применять теоретические знания и современные методы научных исследований в юридической деятельности.

Научная работа студентов подразделяется на учебно-исследовательскую, включаемую в учебный процесс и проводимую в учебное время (УИРС), и научно-исследовательскую, выполняемую во внеучебное время (НИРС).

Учебно-исследовательская работа выполняется студентами по учебным планам под руководством профессоров и преподавателей. Формы этой работы:

а) реферирование научных изданий, подготовка обзоров по новинкам литературы;

б) выступление с научными докладами и сообщениями на семинарах;

в) написание курсовых работ, содержащих элементы научного исследования;

г) проведение научных исследований при выполнении дипломных работ;

д) выполнение научно-исследовательских работ в период учебной практики и стажировки.

Научно-исследовательская работа студентов, выполняемая во внеучебное время, включает:

а) работу в научных кружках и проблемных группах, создаваемых при кафедрах;

б) участие в научно-исследовательских работах по кафедральным темам;

в) выступления с докладами и сообщениями на научно-теоретических и научно-практических конференциях, проводимых в вузе;

г) участие во внутривузовских, межвузовских, региональных и республиканских олимпиадах и конкурсах на лучшую научную работу;

д) подготовка публикаций по результатам проведенных исследований;

е) разработка и изготовление схем, таблиц, слайдов, фильмов, наглядных пособий для учебного процесса.

Формами реализации УИРС и НИРС выступают: реферат, доклад, сообщение на конференции или заседании научного кружка, конкурсная работа, публикация, наглядные пособия для учебного процесса, курсовая работа, дипломная работа, магистерская диссертация и др.

Тематика научно-исследовательской рабооты студентов старших курсов разрабатывается профилирующей кафедрой вуза с участием профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и инженеров кафедры. Темы группируются по отдельным направле­ниям работы кафедры с учетом уровня, подготовки сту­дентов.

Темы должны быть теоретического, экспериментального и конструкторского характера. В последнем случае они могут быть связаны с разработкой экспериментальной или учебной установки, макета или действующего образца. Все темы должны быть тесным образом связаны с планами ра­бот кафедры.

Название темы должно быть кратким, ясным и отражать желаемые результаты работы. Темы исследования должны быть связаны с научными интересами руководителя, со­держание исследования должно быть посильным для вы­полнения его студентом старшего курса.

При разработке тем необходимо обязательно учитывать возможность связи учебно-исследовательской работы сту­дентов на подготовительном и основном этапах. Например, на младших курсах студент может подготовить реферат, связанный с анализом отдельных математических методов; на старших курсах он может применить эти методы для оп­ределения характеристик машин и механизмов, провести ис­следование какого-либо физического явления. Так создают­ся благоприятные условия для перерастания отдельных тем в дипломные работы и проекты.

Руководство научной работой студентов — одна из ос­новных обязанностей профессорско-преподавательского со­става. Качество руководства, его уровень определяют успех выполнения работы. Опыт показывает, что один пре­подаватель может успешно руководить работой четырех-пяти студентов. При выполнении комплексных тем за ним может быть закреплено шесть-восемь студентов. Хорошие результаты дает закрепление студентов за ведущим препо­давателем на длительный срок, особенно на старших курсах.

Очень важно согласовать содержание и методику сту­денческой научной работы и индивидуальными особенно­стями и уровнем подготовки студента, определить пер­спективы выполняемой работы, что выявляется в процес­се личной беседы руководителя со студентом.

Очень важно правильно спланировать выполняемую работу, назначить реальные сроки подготовки ее отдель­ных, этапов. Необходимо также учитывать сроки выполне­ния исследовательской работы и в соответствии с этим правильно определить общий объем исследований.

Подведение итогов научно-исследовательской работы студентов является одной из форм ее контроля. Эти итоги подводятся на семинарах кафедры, конференциях факуль­тета, вуза. Лучшие работы публикуются в научной печати, докладываются на конфе­ренциях, выдвигаются на конкурсы, премии.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Научные исследования направлены на решение различных научных и практических задач; в теплоэнергети­ке это чаще всего: исследование рабочих процессов энерге­тических машин и установок (газодинамика, теплообмен, горение, термодинамика и т. д.), повышение их производи­тельности, разработка принципов работы новых машин, перспективных преобразователей энергии.

В общем случае, рассматривая научно-исследователь­скую работу, можно выделить фундаментальные и приклад­ные исследования, а также опытно-конструкторские разра­ботки. Последние направлены на создание конкретных образ­цов техники, разработку новых технологических процессов и имеют специфические особенности.

Рассмотрим основные этапы выполнения фундаменталь­ных и прикладных научных исследований, которые имеют об­щие особенности (рис. 1). Потребности науки и практики при­водят к постановке определенных проблем в соответствующих областях знаний и отраслях производства, которые дол­жны быть решены в процессе научного исследования.

Рис. 1. Схема выполнения научного исследования:

1—5 — частные проблемные вопросы; 6 — составление математической модели;

7 — использование известной математической модели; 8 — аналитические методы; 9 — приближенные методы; 10 — оценка погрешностей измерений; 11 — проверка полученных результатов; 12 — обобщение опытных данных; 13 — 16 — конкретные результаты выполнения научного исследования.

Первым этапом научного исследования является подроб­ный анализ современного состояния рассматриваемой про­блемы. Он выполняется на основе информационного поиска с широким применением ЭВМ. Создана разветвленная система научно-технической информации, по­зволяющая быстро находить интересующие сведения.

В результате анализа состояния проблемы составляют­ся обзоры, рефераты и экспресс-информации, делается клас­сификация основных направлений и ставятся конкретные задачи исследования. Далее осуществляется выбор метода исследования с использованием определенных критериев, составляется план-график выполнения работ, определяется ожидаемый экономический эффект.

Второй этап научного исследования сводится к выполне­нию поставленных на первом этапе задач. Чаще всего в фун­даментальных и прикладных исследованиях используется ма­тематическое или физическое моделирование, а также соче­тание этих методов.

Математическое моделирование включает в себя несколь­ко этапов. Это составление математической модели исследу­емого процесса на основе имеющихся сведений или исполь­зование готовой модели с правильным учетом основных и вто­ростепенных факторов, что во многих случаях позволяет упростить составляемую модель. При этом для удобства ре­шения и представления полученных результатов математи­ческое описание явления выполняется в безразмерных еди­ницах на основе теории подобия.

Далее осуществляется выбор метода решения (аналити­ческого, приближенного) с учетом нескольких факторов - требуемой точности, затрачиваемого времени, материальных затрат. Вычислительный эксперимент, осуществляемый, как правило, с помощью ЭВМ, позволяет получить результат ис­следования в виде численных данных, которые затем подвер­гаются соответствующей обработке. В результате получа­ются расчетные уравнения, графики и номограммы, характе­ризующие закономерности изучаемого процесса. Следует отметить, что при проведении расчетов и обобщении получен­ных результатов широко применяются теория подобия, по­зволяющая получить уравнения подобия, и математическая теория планирования эксперимента, значительно сокраща­ющая время на вычислительные процедуры.

Физическое, моделирование может выполняться на мо­дельной (лабораторной) или натурной установке, которые разрабатываются с учетом основных положений теории подобия физических явлений. Это позволяет определить геометрические размеры установок, диапазон изменения ос­новных параметров, наметить необходимые измерения и подо­брать соответствующую измерительную аппаратуру, пред­варительно оценить погрешность полученных результатов. Далее составляется программа проведения исследований.

Выполнение экспериментов может осуществляться по обычной схеме (схема последовательной переборки влияющих факторов) или с использованием математической теории пла­нирования эксперимента. После выполнения программы исследований производится проверка правильности получен­ных результатов, в результате обобщения опытных данных получаются соответствующие уравнения (чаще всего в без­размерных единицах), оценивается погрешность расчета по ним. На всех этапах физического моделирования широко при­меняется ЭВМ — для управления экспериментом и обобще­ния его результатов.

Третьим этапом научного исследования являются анализ полученных результатов и их оформление. Производится сравнение теории и эксперимента, дается анализ их возмож­ных расхождений. Окончательно оценивается экономическая эффективность выполнения исследования. Конкретными результатами научно-исследовательской работы могут быть: уточнение математической или физической модели явления, разработка новой методики расчета, новой теории, рекомен­даций по совершенствованию машин и установок, подго­товка данных для выполнения опытно-конструкторских ра­бот и т. д.

МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Метод научного исследования – это способ познания объективной действительности. Способ представляет собой определенную последовательность действий, приемов, операций, способствующих изучению окружающей действительности или практическому осуществлению какого-либо явления или процесса. При­меняемый в научных исследованиях метод зависит от харак­тера исследуемого объекта: например, метод спектрального анализа используется для изучения излучающих тел, метод измерения твердости — для изучения твердых тел.

Метод исследования определяется имеющимися на дан­ный период средствами исследования. Последние представ­ляют собой материальную систему, замещающую объект исследования (моделирование процессов и явлений) или са­мого исследователя. Методы и средства исследования тесно связаны между собой, стимулируют развитие друг друга.

С философской точки зрения методы научного исследова­ния делятся на всеобщие, общенаучные и конкретно-научные. Всеобщим методом научного исследования является материа­листическая диалектика, определяющая сущность исследо­вания, его отношение к изучаемому объекту. Она использует­ся во всех областях знаний и на всех этапах исследования, К общенаучным методам относятся анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия, моделирование и абстрагирование.

Общенаучные методы научного исследования имеют ог­раниченную область применения. Например, наблюдение и эксперимент широко используются в технических науках на всех этапах процесса познания; идеализация и формали­зация применяются, как правило, на этапе теоретического исследования, но в различных областях знаний.

Конкретно-научные методы исследования характерны для какой-то конкретной области знаний (математики, хи­мии, физики и т. д.). В последние годы в связи с интеграцией науки наметилась тенденция проникновения отдельных ме­тодов исследования из одной области знаний в другую; в отдельных случаях группа конкретно-научных методов применяется для исследования одного и того же объекта (напри­мер, в молекулярной биологии одновременно используют­ся методы физики, химии, математики и кибернетики).

В каждом научном исследовании можно выделить два ос­новных уровня: 1) эмпирический, на котором происходит процесс чувственного восприятия, установления и накопле­ния фактов; 2) теоретический, на котором достигается син­тез знания, проявляющийся чаще всего в виде создания на­учной теории.

В связи с этим общенаучные методы исследова­ния можно разделить на три группы: